천문학 기초 입문자를 위한 초보 가이드

천문학 기초 입문자를 위한 쉬운 내용으로 천문학의 역사와 태양계 행성들의 특징 등에 대해 알아보도록 하겠습니다.

 

 

우주의 이해를 위한 천문학 기초

 

천문학이란 무엇인가요?

천문학은 하늘(天)을 연구하는 학문(學)이라는 뜻으로 지구 대기권 밖의 천체나 우주 공간 등을 연구하는 자연과학의 한 분야입니다. 주로 망원경을 이용해서 관측하며 행성·항성·위성·혜성·유성체 등의 운동을 조사함으로써 행성의 기원·진화·구조·성분·내부 구조 및 성질, 항성의 형성·진화·특성·구성 물질 따위를 연구한답니다.

 

우리나라 최초의 천문대는 어디인가요?

우리나라 최초의 천문대는 고구려 시대인 647년 평양에 세워진 첨성대라고 알려져 있어요. 하지만 현재 남아있는 첨성대는 조선시대에 다시 지어진 것이기 때문에 역사적 가치가 크지 않답니다. 대신 고려시대 때 만들어진 개성 만월대 서쪽에 있던 첨성대가 현존하는 가장 오래된 천문대랍니다. 또한 신라시대 경주에 있었던 석빙고 근처에서도 비슷한 형태의 천문관측시설이 발견되었어요. 따라서 삼국시대 이전부터 이미 천문현상을 관측했다는 기록이 있으며 고대국가 시절부터 꾸준히 천문활동을 해왔다는 걸 알 수 있답니다.

 

천문 관련 직업에는 어떤 것들이 있나요?

가장 대표적인 직업으로는 천문학자라는 직업이 있어요. 천문학자는 말 그대로 별자리 또는 은하계 같은 천체를 관찰하고 연구하는 일을 하는 사람이랍니다. 이외에도 기상학자, 지질학자, 물리학자, 화학자, 생물학자 등 다양한 과학분야 전문가들이 모여 팀을 이뤄 연구하기도 합니다. 최근에는 인공위성 개발 기술이 발달하면서 위성개발자도 각광받고 있다고 하네요.

 

 

 

맨눈으로 관측할 수 있는 천문 현상 안내

천문학자들이 연구하기 이전 사람들은 하늘에 떠있는 수많은 별들을 보고 신화 속 신들의 이름을 붙였어요.

그리스 로마신화에서는 제우스신이 자신의 딸 헤라클레스에게 12가지 과업을 주었는데 이 중 11번째 과제가 헤스페리데스 정원(Hesperides Garden)이라는 곳에 가서 황금사과를 가져오는 것이었어요. 헤르메스에게서 받은 황금사과는 아테나 여신만이 열 수 있었고 결국 헤라클레스는 이곳을 찾아가게 됩니다.

 

하지만 그곳엔 이미 아름다운 요정 네레이드 자매가 살고 있었어요. 이를 질투한 헤라여신은 괴물 뱀 히드라를 보내 괴롭혔지만 영웅 헤라클레스는 머리 100개 달린 용을 죽이고 마침내 사과를 손에 넣게 되죠. 이때 흘린 피가 땅에 떨어져 꽃이 되었는데 이것이 바로 ‘아네모네’라고 해요. 그리고 사과의 주인이었던 아테나는 그것을 기리기 위해 나무 한 그루를 심었는데 이후 유럽 전역에 퍼져나가 지금까지도 사랑받는 식물이 되었다고 합니다.

 

맨눈으로 보이는 별 말고 다른 천체관측 방법은 없나요?

천체망원경 없이 우주를 관찰하려면 어떻게 해야 할까요? 우선 쌍안경을 이용하면 멀리 떨어진 행성이나 성운, 성단 등을 비교적 쉽게 살펴볼 수 있어요. 또한 달 표면처럼 울퉁불퉁한 지형을 보려면 반사식 망원경이 필요한데, 시중에 판매되는 굴절식 망원경은 대부분 평평한 면을 가지고 있어서 우리 눈으로는 보이지 않는 부분이에요. 따라서 지구 밖 우주의 모습을 직접 보기 위해서는 반드시 천체망원경이 필요하답니다.

 

행성이란 무엇인가요?

지구형 행성과 목성형 행성 모두 태양 주위를 공전하지만, 서로 다른 특징을 가지고 있어요. 먼저 지구형 행성은 수성, 금성, 지구, 화성이고, 목성형 행성은 목성, 토성, 천왕성, 해왕성입니다. 두 행성은 공통적으로 기체로 이루어져 있고, 크기가 작으며 밀도는 낮고 자전 속도가 느려요. 반면 질량은 커서 중력이 크답니다. 이러한 차이점 덕분에 지구형 행성은 주로 암석으로 이루어진 대기층을 가지고 있으며, 목성형 행성은 수소나 헬륨 같은 가벼운 기체로 구성되어 있어요. 즉, 지구형 행성은 고체 상태의 단단한 핵을 가지고 있지만, 목성형 행성은 액체 상태의 핵을 가지고 있답니다.

 

태양계 내 모든 행성 및 위성의 개수는 몇 개인가요?

현재까지 발견된 태양계 안의 행성은 총 8개이며, 이중 7개는 명왕성이 퇴출되기 전까지의 숫자랍니다. 현재 과학자들은 새로운 행성을 찾기 위해 노력하고 있어요.

 

만약 외계 생명체가 존재한다면 어떤 일이 벌어질까요?

상상만으로도 가슴 벅찬 순간이죠. 그래서 많은 과학자들이 외계 생명체 탐사 프로젝트를 진행하고 있답니다. 대표적인 예로 미국 항공우주국 NASA에서 발사한 케플러 우주망원경이 있어요. 2009년 발사된 케플러 우주망원경은 2015년 2월 임무를 종료했는데, 약 10년간 무려 1,000여 개의 외계 행성을 발견했다고 해요. 이외에도 여러 나라에서 다양한 종류의 외계 행성 탐사 계획을 추진하고 있다고 하니 앞으로의 행보가 더욱 기대됩니다.

 

 

 

역사 속 천문학: 고대 문명에서부터 현대까지의 천문학 발전 역사

고대인들은 어떻게 하늘을 관측하였을까요?

고대인들에게는 망원경이 없었기 때문에 육안으로 밤하늘을 관측하였습니다. 이때 주로 이용되었던 도구로는 해시계와 물시계 등이 있었습니다. 하지만 이러한 도구들을 가지고서는 별을 관측하기 어려웠기 때문에 별자리나 일식, 월식 같은 천체현상을 기록하는데 한계가 있었습니다. 따라서 사람들은 눈에 보이는 현상보다는 보이지 않는 우주세계에 대한 호기심을 가지게 되었습니다.

 

 

고대 그리스에서는 왜 천문학이 발달하였을까요?

그리스 시대 이전까지는 종교관점에서 자연을 이해하였지만 그리스 시대 이후부터는 과학기술 관점에서 자연을 이해하게 되었습니다. 특히 이오니아 지방 출신의 탈레스라는 철학자는 만물의 근원이 물이라고 주장하였는데 이것은 당시로서는 매우 획기적인 발상이었습니다. 또한 피타고라스 학파는 수학자이자 신비주의자였는데 우주는 수로 이루어져 있다고 믿었습니다. 그리고 플라톤은 이데아 세계(이상세계)를 강조하면서 현실세계 너머에 존재하는 영원불변의 진리를 추구하였습니다. 이렇게 여러 학자들이 다양한 이론을 내세우면서 인간중심의 사고방식이 싹트게 되었고 이로 인해 합리적이고 이성적인 탐구태도가 형성되었습니다.

 

 

고대 중국에서도 천문학이 발달하였나요?

중국 역시 점성술사들이 천문관측을 하였지만, 이를 체계화시킨 인물은 한나라때 장형이라는 인물입니다. 장형은 혼천설을 주장했는데, 지구 중심설과는 달리 태양 주위를 지구가 돌고 있다는 내용이었습니다. 그러나 후에 당나라 시기에 와서 서양문물이 들어오면서 이슬람교의 영향을 받은 선교사들이 기하학을 전파하였고 원나라 말기에 곽수경이라는 인물이 처음으로 적도좌표계를 고안했습니다. 이때까지만 해도 동양에서의 천문학은 기술 수준이 낮았지만 명나라 초기에 이르러 마테오 리치 신부가 북경에 도착하면서 본격적으로 서양과학이 들어오기 시작했고 16세기 후반에 이르러서야 비로소 조선 세종대왕 시절에 이순지 선생이 칠정산 내편과 외편을 편찬함으로써 독자적인 역법체계를 완성시켰습니다.

 

 

현대 사회에선 어떠한 방식으로 천문학이 활용되고 있나요?

현대사회에서는 인공위성을 통해서 지상으로부터 수백 킬로미터 떨어진 곳에서 대기권 밖의 우주공간을 관측하기도 하고 기상위성을 통해서 구름의 이동경로 및 강우량을 예측하기도 합니다. 또한 레이더 위성을 통해서 미사일 발사 시 목표물 추적용으로 사용되기도 하며 군사목적뿐만 아니라 민간분야에서도 널리 쓰이고 있습니다. 최근에는 스마트폰 앱을 통해서 자신의 위치를 알려주기도 하는데 GPS라고 불리는 시스템 덕분에 가능해진 일입니다. 이외에도 항공우주산업 분야라던지 항공사 측이라던지 하는 산업분야 전반에 걸쳐서 광범위하게 응용되고 있습니다.

 

 

태양계 여행: 태양과 우리 태양계 행성들의 특징 알아보기

우리 태양계에서는 어떤 일이 일어나고 있나요?

지구에만 생명체가 살고 있다고 생각하면 큰 오산이에요. 태양계 내 다른 행성들 역시 저마다 독특한 특징을 가지고 있답니다. 먼저 수성은 달처럼 크레이터가 많고 대기가 없어 낮에는 온도가 400도 가까이 올라가지만 밤에는 영하 180도까지 내려간다고 해요. 금성은 이산화탄소로만 이루어진 두꺼운 대기층 덕분에 표면 온도가 470도나 된다고 하네요.

 

반면 화성은 물이 흘렀던 흔적이 남아있는 극관이라는 지형이 있고 목성은 아주 거대한 위성 타이탄이 있으며 토성은 아름다운 고리를 가지고 있죠. 천왕성은 자전축이 공전 궤도면에 거의 평행해서 누워서 돌고 있다는 점이 특이하답니다. 마지막으로 해왕성은 푸른색 초승달 모양의 소용돌이인 대암점이 유명한데요 아직까지도 미스터리라고 하니 너무 신기하죠?

 

 

다른 행성과 비교했을 때 왜소 행성 세레스는 어떤가요?

세레스는 지름이 1,300km밖에 되지 않는 작은 천체이지만 무려 6천 년 동안 얼음 상태로 유지되어 온 바다가 있어서 한때 생명체가 살았을지도 모른다는 추측이 나오고 있어요. 또한 소행성 충돌로 인해 생긴 구덩이 위에 다시 운석이 떨어져 만들어진 모습이기 때문에 ‘충돌구’라고도 불린답니다. 하지만 현재까지는 별다른 탐사 결과가 나오지 않아 미지의 세계로 남아있어요.

 

 

토성의 고리는 어떻게 만들어졌나요?

토성의 고리는 수많은 돌조각들이 서로 부딪히면서 점점 커졌고 지금은 전체 길이가 100여 km에 이를 정도로 거대해졌어요. 토성의 고리는 여러 개의 띠가 겹쳐진 형태로 이루어져 있는데 각각의 띠는 몇 만 년 또는 수십만 년마다 새로운 돌이 생겨났다고 해요. 그래서 오랜 시간 동안 조금씩 쌓인 결과물이랍니다.